高鋁襯磚的主要原料是什么？

 

我國(guó)高鋁礬土的儲(chǔ)量豐富：產(chǎn)地從黃河以北的山西、河北和山東，穿過(guò)中部的河南和廣西，直至西南的貴州和云南。目前出產(chǎn)高鋁礬土熟料的主要產(chǎn)地在山西、河南和貴州。在湖南也有一些規(guī)模較小的礦在開發(fā)中。我國(guó)高鋁礬土主要礦物為水鋁石、勃姆石、高嶺石和葉蠟石，可按其礦物組成，分為三種類型：水鋁石-高嶺石型 

(DK);勃姆石-高嶺石型(BK);水鋁石-葉蠟石型(DP)。而目前DK型高鋁礬土應(yīng)用為廣泛，DK型高鋁礬土熟料按其Al2O3含量分為S、Ⅰ、ⅡA、ⅡB、Ⅲ等。

 

①高鋁礬土的化學(xué)組成高鋁礬土化學(xué)組成中，主要成分是Al2O3和SiO2，其典型的化學(xué)成分見(jiàn)表1所列。表2是按鋁土礦的化學(xué)成分和用途分級(jí)。

注：一至六級(jí)品適用于一水硬鋁型礦石;七級(jí)品適用于三水鋁型礦石。

Al2O3是鋁土礦中的主要成分，其含量越高越好，目前生產(chǎn)工業(yè)氧化鋁要求鋁硅比不低于3.0?3.5。其他氧化物都視為雜質(zhì)，SiO2是堿法生產(chǎn)氧化鋁的有害雜質(zhì)，鋁土礦中的SiO2含量高，將使冶煉棕剛玉或者生產(chǎn)工業(yè)氧化鋁的生產(chǎn)效率降低。

 

高鋁礬土中TiO2和Fe2O3是兩種主要雜質(zhì)。TiO2的含量往往隨著Al2O3的增高而同步增加。研究表明：TiO2在二級(jí)高鋁礬土中，主要與莫來(lái)石形成固溶體，進(jìn)入玻璃相量少，對(duì)制品燒結(jié)不利，但有利于提高制品的高溫力學(xué)性能;而在特種、Ⅰ、Ⅲ高鋁礬土中，TiO2進(jìn)入玻璃相較多，因而會(huì)增加液相量，降低液相黏度，有利于燒結(jié)，但不利于提高制品的高溫性能。

高鋁礬土的堿金屬氧化物K2O、Na2O是一種很強(qiáng)的熔劑，它們?cè)谳^低的溫度下產(chǎn)生液相。當(dāng)其含量偏高時(shí)，會(huì)影響熟料和制品的相組成和含量，對(duì)制品的性能帶來(lái)不利影響。

高鋁礬土中的CaO含量一般較低，約0.2%。它的存在對(duì)制品的高溫性能不利，在技術(shù)條件中對(duì)其含量也有影響。

 

高鋁耐火磚所用原料有哪些？ 

根據(jù)資源條件和高鋁耐火磚要求不同，可采用以下幾類原料：以含水鋁氧礦物(一水鋁石、三水鋁石等)為主要組成的高鋁礬土；硅線石族礦物(包括藍(lán)晶石、紅柱石、硅線石等)；人工合成原料，如工業(yè)氧化鋁、合成莫來(lái)石、電熔剛玉等。中國(guó)高鋁釩土資源豐富，質(zhì)地優(yōu)良，產(chǎn)地主要分布在山西、河南、河北、貴州、山東等地。所產(chǎn)的高鋁釩土，主要是一水鋁石(α?Al2O3·H2O)和高嶺石兩種礦物的混合物。  

  

輕質(zhì)高鋁磚原料 

生產(chǎn)輕質(zhì)高鋁磚一般均使用三級(jí)礬土熟料、Al2O3粉和軟質(zhì)粘土。

三級(jí)礬土中R2O含量為0.5％～2％，燒結(jié)溫度在1100~1400℃之間。根據(jù)試驗(yàn)，礬士中的R2O可促使莫來(lái)石晶相分解，有1％的R2O可形成10％的玻璃相和剛玉，當(dāng)R2O含量接近2％時(shí).莫來(lái)石晶相趨于消失，而形成較多的剛玉和玻璃相，正因?yàn)镽2O對(duì)莫來(lái)石有分解作用，導(dǎo)致礬土中莫來(lái)石針狀晶體相互穿插的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)崩潰。使莫來(lái)石以孤島狀存在玻璃相之中，使荷重軟化溫度降低和熱穩(wěn)定性變差。因此對(duì)原料中的R2O含量要特別限制，對(duì)使用松香酸鈉作發(fā)泡劑的注漿工藝尤其要嚴(yán)格。

TiO2亦是礬土中含量較高的雜質(zhì)之一,在三級(jí)礬土中，TiO2進(jìn)入玻璃相較多，降低液相粘度，有利于燒結(jié)，但不利于提高輕質(zhì)高鋁磚的高溫性能。

R2O在礬土熟料的主晶相莫來(lái)石和剛玉中均有較大的固熔度，F(xiàn)e2O3在1200℃開始固熔于莫來(lái)石，到1300℃固熔10％～12％。而在剛玉中，1200℃約固熔12％，1400℃時(shí)約固熔18％。在還原氣氛下，固熔度降低、易于脫熔進(jìn)入玻璃相。輕質(zhì)高鋁磚在還原氣氛中使用時(shí)，對(duì)Fe2O3亦要嚴(yán)加限制。  

 

高鋁襯磚原料燒結(jié)的三個(gè)階段 

高鋁磚的原料主要有高鋁礬土、藍(lán)晶石、紅柱石、硅線石及工業(yè)氧化鋁等。高鋁礬土是高鋁磚的主要原料。

高鋁礬土在煅燒過(guò)程中發(fā)生一系列物理化學(xué)變化，由水鋁石和高嶺石為主要礦物的高鋁礬土在煅燒時(shí)，大致分為三個(gè)階段，即分解脫水和莫來(lái)石化階段、二次莫來(lái)石化階段和重結(jié)晶燒結(jié)階段。

①分解脫水和莫來(lái)石化階段

加熱到400~1200℃范圍時(shí)高鋁礬土發(fā)生分解和莫來(lái)石化反應(yīng)。

②二次莫來(lái)石化階段

二次莫來(lái)石化也稱次生莫來(lái)石化，是指高鋁礬土中所含高嶺石分解并形成莫來(lái)石后，析出的無(wú)定形SiO2與水鋁石分解后形成的游離剛玉發(fā)生反應(yīng)再次生成其來(lái)石的過(guò)程。

③重結(jié)晶燒結(jié)階段

二次莫來(lái)石化完成后，進(jìn)入重結(jié)晶階段，莫來(lái)石和剛玉晶體發(fā)育長(zhǎng)大，氣孔縮小和消失，坯體逐漸致密化并燒結(jié)。這些過(guò)程都是在高溫下完成的。因此，高鋁磚耐火原料須在較高的溫度下和較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)才能達(dá)到良好的燒結(jié)。當(dāng)含少量Fe2O3、TiO2等雜質(zhì)時(shí)，它們與SiO2、A12O3發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成液相，有助于二次莫來(lái)石化和重結(jié)晶過(guò)程的進(jìn)行。